بیگ بنگ: به منظور توصیف دقیقی از کیهان، نظریات فیزیکی برای توضیح رازهای طبیعت به ابعاد اضافی متوسل می‌شوند. مشکل این است که چطور می‌توان وجود چنین چیز عجیبی را اثبات کرد؟ آزمایش‌های جدید به کمک شتاب دهنده هادرونی بزرگ(LHC) شاید سرانجام به ما بگوید که کیهان چند بعد اضافی دارد.

به گزارش بیگ بنگ، چند بُعد وجود دارد؟ آیا زمان یک بُعد است؟ آیا فضا-زمان سه بعدی ما عنصری از یک جهان چند بُعدی بزرگتر است؟ این سؤالات بارها و بارها پرسیده شده‌ و پاسخ‌های متعددی هم برای آنها داده شده است. از کاوش فیزیک سه بعدی پائول ارنفست در سال 1917 گرفته تا نظریات دهه‌ی 1990 میلادی، کارشناسان در طول سالیان پاسخ‌های خاص خود را پیشنهاد داده‌اند. اما با پیشرفت فناوری و مدل‌های ریاضی جدید، ما امروزه در جایگاه منحصربفردی برای درک یکی از پیچیده‌ترین رازهای کیهان قرار گرفته‌ایم.

ابعاد، گرانش و نور

ایدۀ اصلی تمامی نظریاتی که با تعداد ابعاد سر و کار دارند، نیروهای بنیادی گرانش و نور می‌باشد که پیرامون هر دوی آنها بیشترین مطالعه و مشاهده در جهان فیزیکی صورت گرفته است. از بین چهار نیروی اصلی در طبیعت (مابقی نیروی هسته‌ای ضعیف و قوی‌اند)، مطالعه گرانش و الکترومغناطیس(که نقش سازنده‌ای در ایجاد نور دارد) یکی از پیچیده‌ترین کارهاست. این دو نیرو، بسیاری از دانشمندان را به بن بست کشانده. بررسی این نیروها در کنار هم می‌تواند نتایج پیچیده‌ای داشته باشد.

مدل‌های بسیاری از این ویژگی‌های قابل مشاهده جهان برای ایجاد فرضیات و نظریات پیرامون نحوۀ کارکردهای کیهان بدست آمده است. در یکی از مدل‌های ساده پیشنهاد شد که جهان از سه بعد “طول، عرض و عمق” تشکیل یافته است. رسیدن به چنین مدلی کار دشواری‌ نیست زیرا نحوۀ درک و مشاهده جهان برای ما به این شکل است: کاملا منطقی و شهودی.

اما این تقسیم مرتب سه گانۀ جهان بطور دقیق جوابگوی نحوه‌ی تجربه انسان از جهان نیست. به منظور بررسی بیشتر این مسئله، برخی ریاضی‌دانان از قبیل هرمان و مينکوفسکى به ترکیب سه بُعد فضایی با بعد چهارم پرداختند تا به یک توصیف مبتنی بر فضا-زمان از واقعیت دست یابند. اینجاست که بر پیچیدگی مسائل افزوده می‌شود. ناسازگاری‌ها و ناهمخوانی‌های عجیبی وجود دارند. برای مثال، چرا گرانش در چنین مقیاس عظیمی(سیارات، ستارگان و کهکشان‌ها ) عمل می‌کند، اما سایر نیروها عملکردی در مقیاس کوچک دارند. به دیگر سُخن، چرا گرانش بسیار ضعیف‌تر از چهار نیروی دیگر است؟

“پائول هالپرن” در مقاله جالبی برای PBS مسئله را یک مثال ساده شرح داد: پونزى با یک آهنربای کوچک آشپزخانه‌ای در دست بگیرید و ببینید که جذب آن چگونه بر کشش گرانشى کل زمین تاثیر می‌گذارد. بنابراین، چندین نظریه برای جبران این ناهمخوانی‌ پیشنهاد شد. با توجه به پژوهش‌های تئودور کالوزا و اُسکار کلين در دهه‌ی 1920 میلادی، نظریات ابر ریسمان این ایده را به پیش کشیدند که ارتعاش ریسمان‌های انرژی کوچک، عامل اصلی برای هر آنچه که ما در طبیعت مشاهده می‌کنیم، هستند. این نظریات تنها در جهان‌هایی متشکل از ده بعد یا بیشتر جوابگو هستند و شش بُعد دیگر در فضایی کوچک فراتر از حدود مشاهده جای می‌گیرند.

روش دیگر (نظریه M) این جهان ده بعدی متشکل از ریسمان و غشاهای پر انرژی را درون یک بُعد اضافی بزرگ و قابل مشاهده به نام bulk یا حجم می گنجاند. در این مفهوم، ماده و انرژی و اکثر نیروهای اصلی بصورت مخفیانه به غشاهای پر انرژی فضا-زمان تکیه می کنند. اما گرانش عملکرد آزادانه ای دارد. به همین منظور، ذره ریزتر از اتم “گراويتون” (حامل های انرژی گرانشى) می توانند به درون حجم bulk تراوش نمایند. این عامل باعث کاهش استحکام کوچک مقیاس گرانش می شود اما همچنان نیرویی بر فواصل بزرگ اعمال می کند.

دستگاه شتاب دهنده ذرات زیر هسته‌ای هادرون را بکار می گیرید. این دستگاه که در ژنو سوئیس قرار دارد، شاید پاسخگوی راز ابعاد باشد زیرا از قابلیت اجرای عملیات برخورد ذرات بسیار پر انرژی برخوردار است. کارشناسان می توانند به کمک آن آزمایشات اختصاصی انجام داده و به نظریات بهتری دست یابند. دانشمندان هم اکنون به دنبال سه رخداد ویژه برای اثبات وجود ابعاد بیشتر هستند: وجود آثاری از ذرات، چیزی شبیه پژواک های منعکس شده؛ انرژی گم شده ناشی از حرکت ذرات ریزتر از اتم گراويتون به سمت ابعاد بالاتر و سیاهچاله های بسیار کوچک. این احتمالات در آزمایش های آتی مورد کاوش و بررسی قرار خواهند گرفت.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: futurism.com